(57)【要約】窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、クロロフルオロカーボン類（ＣＦＣｓ）、ヒドロクロロフルオロカーボン類（ＨＣＦＣｓ）、ヒドロフルオロカーボン類（ＨＦＣｓ）、及び過フッ化化合物（ＰＦＣｓ）を含む大容量の複合廃ガスを効率的に処理することができる統合処理システムを提供する。該統合処理システムは、水に溶解されるガスと、ＳＯｘ及び灰を含む粉塵とを水洗及び吸着処理する第１湿式処理装置と、第１湿式処理装置で処理された廃ガスを受けて窒素酸化物、クロロフルオロカーボン類、ヒドロクロロフルオロカーボン類、ヒドロフルオロカーボン類及び過フッ化化合物を処理する分解反応器と、分解反応器で処理された廃ガスを受けて水洗及び吸着処理する第２湿式処理装置とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、クロロフルオロカーボン類（Ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、ＣＦＣｓ）、ヒドロクロロフルオロカーボン類（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、ＨＣＦＣｓ）、ヒドロフルオロカーボン類（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、ＨＦＣｓ）、及び過フッ化化合物（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＰＦＣｓ）を含む複合廃ガスの統合処理システムであって、
水に溶解されるガスと、ＳＯｘ及び灰を含む粉塵とを、水洗及び吸着処理する第１湿式処理装置と、
前記第１湿式処理装置で処理された廃ガスを受けて、窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、クロロフルオロカーボン類（ＣＦＣｓ）、ヒドロクロロフルオロカーボン類（ＨＣＦＣｓ）、ヒドロフルオロカーボン類（ＨＦＣｓ）、及び過フッ化化合物（ＰＦＣｓ）を処理する分解反応器と、
前記分解反応器で処理された廃ガスを受けて、水洗及び吸着処理する第２湿式処理装置と
を含むことを特徴とする、複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項２】
前記分解反応器は、処理チャンバ内に１つ以上の蓄熱体層、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層、燃焼室、還元剤噴射部、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層、並びにＮＯｘの分解のための第３触媒層が配置されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項３】
前記分解反応器は、廃ガスの引入側から第１蓄熱体層、第１触媒層、燃焼室、第１触媒層、還元剤噴射部、第２触媒層、第３触媒層、及び蓄熱体層が順に配置された水平型であることを特徴とする、請求項２に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項４】
熱交換装置をさらに備え、
前記第１湿式処理装置から前記分解反応器に伝達されるガスと、前記分解反応器から前記第２湿式処理装置に伝達されるガスとの間で熱交換が行われることを特徴とする、請求項３に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項５】
前記分解反応器に流入される廃ガスを予熱するための予熱器をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項６】
前記分解反応器は、前記処理チャンバの内部が所定高さの隔壁により分離された２個以上の区画空間と、前記区画空間の上部の統合空間に設けられる燃焼室とを含む垂直型であることを特徴とする、請求項２に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項７】
前記分解反応器は、前記２個以上のそれぞれの区画空間には、下から蓄熱体層、第３触媒層、第２触媒層、還元剤噴射部、及び第１触媒層が順に積層され、
前記２個以上のそれぞれの区画空間の下部には、ガス流入及び排出口が備えられていることを特徴とする、請求項６に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項８】
前記それぞれのガス流入及び排出口は、いずれか１つがガス流入口として動作するときに、残りのうちの１つが排出口として動作することを特徴とする、請求項７に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【請求項９】
前記第１湿式処理装置及び前記第２湿式処理装置は、内部に２個以上のフィルター層又はパッキング層と、前記２個以上のフィルター層又はパッキング層にそれぞれ洗浄水を噴射するように配置される洗浄水噴射部と、２個以上の吸着層とを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の複合廃ガスの統合処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合廃ガスの統合処理システムに関する。より詳しくは、本発明は、窒素酸化物、クロロフルオロカーボン類、ヒドロクロロフルオロカーボン類、ヒドロフルオロカーボン類、及び過フッ化化合物を含む複合廃ガスを統合処理するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素酸化物には、窒素と酸素との結合状態によって多くの種類の化合物が存在するが、燃料の燃焼により発生するものは、大部分が一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、三酸化窒素（Ｎ２Ｏ３）、五酸化窒素（Ｎ２Ｏ５）であり、これらを一般に、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）という。
【０００３】
ボイラー燃焼設備から排出される燃焼ガス中のＮＯ／ＮＯｘの容量比は、９０〜９５％程度であり、排気ガス中のＮＯｘは、大部分が一酸化窒素（ＮＯ）である。一酸化窒素（ＮＯ）は、無色、無臭の気体であり、水にはほとんど溶解しない。ＮＯ２は、ＮＯが大気中で酸化して生成され、水分と結合して硝酸（ＨＮＯ３）に変化する。
【０００４】
温室ガスのうち亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）は、ＣＯ２とメタン（ＣＨ４）、ＨＦＣｓ、ＰＦＣｓ、ＳＦ６などの６種類の物質を低減することを目標とする温室ガスとして指定された。その他の間接温室ガスとして、ＮＯｘ、ＳＯ２、及び非メタン揮発性有機化合物（ＮＭＶＯＣｓ）、ＣＯなどの成分に対しては、温室ガス排出量の推移に反映するように定めた。
【０００５】
自動車、ＬＣＤ、半導体などの産業分野において、冷媒、発泡、洗浄を目的として使用するモントリオール議定書上の１次規制物質であるクロロフルオロカーボン類（ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、Ｒ１１＿ＣＦＣｌ３／Ｒ１２＿ＣＦ２Ｃｌ２）、２０１３年から規制が始まって２０３０年に全廃予定の２次規制物質であるヒドロクロロフルオロカーボン類（ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、Ｒ２２＿ＣＨＣｌＦ２／Ｒ１２３＿Ｃ２ＨＣｌ２Ｆ３／Ｒ１２４＿Ｃ２ＨＣｌＦ４）、そしてヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣｓ）の代替材として開発された物質であって、オゾン層の破壊物質ではないが、地球温暖化を誘発する潜在能力が高く京都議定書上で温室ガスに分類されたヒドロフルオロカーボン類（ＨＦＣｓ、Ｒ１３４ａ＿ＣＨ２ＦＣＦ３／Ｒ３２＿ＣＨ２Ｆ２／Ｒ１２５＿ＣＨＦ２ＣＦ３／Ｒ１５２ａ＿Ｃ２Ｈ４Ｆ２）を使用又は製造する工程、及び作業場から排出される廃ガスも、前記温室ガスに含まれる。
【０００６】
過フッ化化合物（ＰＦＣｓ）は、多量のフルオロで置換されている脂肪族炭化水素化合物であって、近年、これらに対する規制が強化されつつある。このような過フッ化化合物は、地球温暖化指数（ｇｌｏｂａｌ  ｗａｒｍｉｎｇ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が二酸化炭素の数千〜数万倍と非常に高く、地球温暖化の主犯として注目されている。また、このような過フッ化化合物の一部は、料理容器や紙コップのコーティング剤や冷媒としても用いられており、脳、神経、肝臓の毒性を誘発し、ホルモンを撹乱すると推定されている。
【０００７】
過フッ化化合物は、メモリーやＬＣＤのような半導体デバイスの生産工程が主発生原である。例えば、エッチング工程のエッチング剤（ｅｔｃｈａｎｔ）及び化学蒸着工程（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）の反応器（ｃｈａｍｂｅｒ）洗浄剤として使用するによって大量に排出されている。代表的には、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ６、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３などが挙げられる。
【０００８】
このような窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、ヒドロクロロフルオロカーボン類（ＨＣＦＣｓ）、ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）、過フッ化化合物（ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３などを含むＰＦＣｓ）などの複合ガスが産業現場などから排出されるため、これを統合処理することが非常に重要で、且つ、必須であるといえる。
【０００９】
従来の有害ガスを分解する技術には、選択的非触媒還元工程（ＳＮＣＲ）、選択的触媒還元工程（ＳＣＲ）、光触媒法、セメント窯（Ｃｅｍｅｎｔ  Ｋｉｌｎ）、液体注入焼却（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ）、ガス／蒸気酸化（Ｇａｓｅｏｕｓ／Ｆｕｍｅ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、反応器分解（Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ）、アルゴンプラズマアーク（Ａｒｇｏｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｒｃ）、マイクロ波プラズマ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）、気相触媒脱ハロゲン化反応（Ｇａｓ  Ｐｈａｓｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｄｅｈａｌｏｇｅｎａｔｉｏｎ）、超高温蒸気反応器（Ｓｕｐｅｒ−ｈｅａｔｅｄ  Ｓｔｅａｍ  Ｒｅａｃｔｏｒ）、触媒分解（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、薬液処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）、酸化蓄熱（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｏｘｉｄｉｚｅｒ）などがある。
【００１０】
処理すべき有害ガス別に特性が異なるため、従来の技術は、上記のような複合ガスの統合処理への適用が困難であるだけでなく、その維持費用及び処理効率などを考慮したとき、統合処理を行いつつ、９０％以上の除去性能を有するシステムを確保することは困難であった。
【００１１】
従来、特定ガス（ＮＯｘ、Ｎ２Ｏ、ＳＦ６、ＮＦ３、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓなど）を対象として分解除去する方法及びその装置は多く紹介されているが、上述した従来の方法を適用した場合、窒素酸化物を含み、ヒドロクロロフルオロカーボン類、ヒドロフルオロカーボン類及び過フッ化化合物が共に含まれた有害ガスの容量が約５ＣＭＭ（ｃｕｂｉｃ  ｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ、ｍ３／分）以上である大容量の処理時には、高エネルギーコストが必要となる。また、高温燃焼による２次ＮＯｘが発生する恐れがあり、その処理効率が低いという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述した従来の問題を解決するためになされたものであり、窒素酸化物、クロロフルオロカーボン類、ヒドロクロロフルオロカーボン類、ヒドロフルオロカーボン類、及び過フッ化化合物を含む複合廃ガスを統合して処理することができるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、クロロフルオロカーボン類（Ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、ＣＦＣｓ）、ヒドロクロロフルオロカーボン類（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、ＨＣＦＣｓ）、ヒドロフルオロカーボン類（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ、ＨＦＣｓ）、及び過フッ化化合物（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＰＦＣｓ）を含む複合廃ガスの統合処理システムを提供し、この統合処理システムは、
水に溶解されるガスと、ＳＯｘ及び灰を含む粉塵とを、水洗及び吸着処理する第１湿式処理装置と、
前記第１湿式処理装置で処理された廃ガスを受けて、ＮＯｘ及びＮ２Ｏ、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、並びにＰＦＣｓを処理する分解反応器と、
前記分解反応器で処理された廃ガスを受けて、水洗及び吸着処理する第２湿式処理装置と
を含む。
【００１４】
前記分解反応器についての１つの実施例では、処理チャンバ内に１つ以上の蓄熱体層、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層、燃焼室、還元剤噴射部、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層、並びにＮＯｘの分解のための第３触媒層が配置される。この場合、分解反応器は、廃ガスの引入側から第１蓄熱体層、第１触媒層、燃焼室、第１触媒層、還元剤噴射部、第２触媒層、第３触媒層、及び蓄熱体層が順に配置された水平型であってもよい。
【００１５】
また、熱交換装置がさらに備えられ、前記第１湿式処理装置から前記分解反応器に伝達されるガスと、前記分解反応器から前記第２湿式処理装置に伝達されるガスとの間で熱交換を行うことができる。
【００１６】
前記分解反応器に流入される廃ガスを予熱するための予熱器を、さらに備えることができる。
【００１７】
分解反応器の他の実施例は、前記処理チャンバの内部が所定高さの隔壁により分離された２個以上の区画空間と、前記区画空間の上部の統合空間に設けられる燃焼室とを含む垂直型であってもよい。
【００１８】
この場合の分解反応器は、前記２個以上のそれぞれの区画空間には、下から蓄熱体層、第３触媒層、第２触媒層、還元剤噴射部、及び第１触媒層が順に積層され、前記２個以上のそれぞれの区画空間の下部には、ガス流入及び排出口を備えることができる。前記それぞれのガス流入及び排出口は、いずれか１つがガス流入口として動作するときに、残りのうちの１つが排出口として動作することができる。
【００１９】
前記第１湿式処理装置及び前記第２湿式処理装置は、内部に２個以上のフィルター層又はパッキング層、前記２個以上のフィルター層又はパッキング層にそれぞれ洗浄水を噴射するように配置される洗浄水噴射部、及び２個以上の吸着層を含むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、クロロフルオロカーボン類（ＣＦＣｓ）、ヒドロクロロフルオロカーボン類（ＨＣＦＣｓ）、ヒドロフルオロカーボン類（ＨＦＣｓ）、及び過フッ化化合物（ＰＦＣｓ）などの複合廃ガスを統合処理するシステムが提供される。これは、複合廃ガス中のそれぞれのガスに対して、それらの特性に合わせて個別選択された分解装置を用いて個別的に処理することがなく、統合して処理するので、非常に効率的である。このような構成により、設備の設置において集約的な設計及び配置が可能であり、且つ、大容量の有害ガスの処理も可能になる。例えば、流入容量が約５ＣＭＭ（ｃｕｂｉｃ  ｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）以上である大容量の有毒ガスも統合処理が可能であり、このような大容量の有害ガスを低いエネルギーコストで処理することができる。したがって、２次ＮＯｘが発生しないだけでなく、約９０％以上の除去性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の複合廃ガスの統合処理システムの第１実施例を概略的に示した図面である。
【図２】図１の第１実施例のシステムに含まれる熱交換器を概略的に示した図面である。
【図３】本発明の複合廃ガスの統合処理システムの第２実施例を概略的に示した図面である。
【図４】本発明の複合廃ガスの統合処理システムの第３実施例を概略的に示した図面である。
【図５】本発明のシステムで、適用可能な吸着剤の種類ごとの吸着性能を時間に対して示したグラフである。
【図６】本発明のシステムの分解反応器で、有害成分ごとの除去効率を温度に対して示したグラフである。
【図７】本発明のシステムで、Ｎ２Ｏ及びＮＯの分解効率を温度に対して示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の複合廃ガスの統合処理システムは、第１湿式処理装置１１、２１、３１、分解反応器１２、２２、３２、及び第２湿式処理装置１３、２３、３３を含む。本発明の複合廃ガスの統合処理システムは、上述した複合廃ガスを統合処理するシステムであって、以下に詳述するように、第１〜第３実施例で具体的に説明することができる。
【００２３】
第１湿式処理装置１１、２１、３１は、水に溶解されるガスと、ＳＯｘ及び灰を含む粉塵とを水洗及び吸着処理する。
【００２４】
分解反応器１２、２２、３２は、第１湿式処理装置１１、２１、３１で処理された廃ガスを受けて、窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓを分解する。
【００２５】
第２湿式処理装置１３、２３、３３は、分解反応器１２、２２、３２で分解された廃ガスを受けて、水洗及び吸着処理する。
【００２６】
本発明の複合廃ガスの統合処理システムに採用される第１湿式処理装置１１、２１、３１、分解反応器１２、２２、３２、及び第２湿式処理装置１３、２３、３３は、それぞれ処理空間又は処理チャンバを有する装置又は設備からなり、これらは、互いに配管などのガス移送又は伝達手段により連結され得る。したがって、第１湿式処理装置１１、２１、３１、分解反応器１２、２２、３２、及び第２湿式処理装置１３、２３、３３は、廃ガスの流れ方向に順次配置され、決まった処理動作を実行する。
【００２７】
本発明の複合廃ガスの統合処理システムに採用される分解反応器１２、２２、３２は、窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓを処理することができる構成を備える。例えば、分解反応器１２、２２、３２は、１つ以上の蓄熱体層１２１、２２１、３２１、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層１２２、２２２、３２２、燃焼室１２３、２２３、３２３、還元剤噴射部１２４、２２４、３２４、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層１２５、２２５、３２５、並びに、ＮＯｘの分解のための第３触媒層１２６、２２６、３２６を、処理空間又は処理チャンバ内に備えることで、窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓを含む複合廃ガスを統合して効率的に処理することができる。
【００２８】
このような分解反応器１２、２２、３２は、多様な実施例で具体的に説明することができ、これらを以下に詳述する。
【００２９】
＜第１実施例＞
図１は、本発明の複合廃ガスの統合処理システムの第１実施例を概略的に示した図面である。
【００３０】
図１から分かるように、本発明の第１実施例の複合廃ガスの統合処理システムは、第１湿式処理装置１１、分解反応器１２、及び第２湿式処理装置１３を含む。また、第１実施例の複合廃ガスの統合処理システムは、熱交換装置１４と予熱器１５とをさらに含むことができる。
【００３１】
［第１湿式処理装置１１］
第１湿式処理装置１１は、複合廃ガスを洗浄及び吸着する前処理洗浄吸着装置である。このような第１湿式処理装置１１は、その処理チャンバ内に水で洗浄できる２段以上のフィルター又はパッキング層１１２と、それぞれのフィルター又はパッキング層１１２に水を噴射することができる洗浄水噴射部１１１とを含む。また、第１湿式処理装置１１は、第１吸着層１１３と第２吸着層１１４とを含む。このような第１湿式処理装置１１は、引入された複合廃ガスが横方向に流れる水平型であってもよい。
【００３２】
２段以上のフィルター又はパッキング層１１２は、複合廃ガスのうち水に溶解されるガスと、硫黄（Ｓ）が含まれた化石燃料の燃焼過程から生じるＳＯｘ及び灰（Ａｓｈ）とを含んだ粉塵とを水洗するために用いられる。流入ガスと洗浄水との接触を広げるためのフィルター形態又はパッキング層であり、水平に流れる流入複合廃ガスに対して、洗浄水噴射部１１１は、洗浄水が上部から下部に流れて流入ガスを交差水洗することができるように配置される噴射ノズルを含む。フィルターとパッキング層、そして噴射ノズルは、シリカ成分が含有された塩、重硫酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、そしてシランのように水との接触後に凝集性誘発物質などに容易につかないＰＥ、ＰＰ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥなどの材質で構成できる。
【００３３】
第１及び第２吸着層１１３、１１４は、流入された複合廃ガスのうち触媒分解性能を低下させるハロゲン化合物（ＨＦ、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４など）、酸性ガス中和処理過程から生成される塩、そして硫黄（Ｓ）が含まれた化石燃料の燃焼過程及びその後に生成される副産物を除去するために用いられる。硫黄（Ｓ）が含まれた化石燃料の燃焼過程からＳＯｘが生成されるが、初めはガス状の二酸化硫黄（ＳＯ２）で、引き続き極めて微細なエアロゾル状の三酸化硫黄（ＳＯ３）になり、さらに多くの水分を含有すると、粒子状又は霧状に浮遊する硫酸（Ｈ２ＳＯ４）などの副産物が生成される。
【００３４】
第１及び第２吸着層１１３、１１４に適用できる吸着剤は、ボーキサイト、活性酸化マグネシウム、ゼオライト、活性アルミナ、活性炭素、シリカゲル、骨炭、炭素分子篩、イオン交換性カーボン、ＭＲ型イオン交換樹脂、活性白土などを含むことができ、成分ごとにその構造的特性に応じて、無機化合物などのいずれか１つ以上を混合して、被吸着物質の特性に合わせて構成できる。
【００３５】
［分解反応器１２］
第１実施例にて採用される分解反応器１２は、水平型反応器であって、流入された複合廃ガスを横方向に流しながら、処理空間又は処理チャンバ内で窒素酸化物（ＮＯｘ及びＮ２Ｏ）、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ及びＰＦＣｓを分解処理する。
【００３６】
このような第１実施例の分解反応器１２は、処理チャンバ内に、前端及び後端に配置される蓄熱体層１２１、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための第１触媒層１２２、燃焼室１２３、還元剤噴射部１２４、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層１２５、並びにＮＯｘの分解のための第３触媒層１２６が配置される。
【００３７】
蓄熱体層１２１は、熱損失の防止を目的として処理チャンバの前端と後端にそれぞれセラミック蓄熱体で配置される。
【００３８】
前端の蓄熱体層１２１の次には、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための第１触媒層１２２が配置される。このような第１触媒層１２２は、第１実施例の図面に示すように、燃焼室１２３の前後に配置することができる。
【００３９】
燃焼室１２３には、触媒反応器の運転温度（３５０℃〜８００℃）を維持させる熱源が配置される。熱源の手段としては、ＬＰＧ又はＬＮＧと燃焼用空気とで燃焼可能であるバーナー、アルゴンプラズマアーク（Ａｒｇｏｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｒｃ）、誘導結合無線周波数プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐｌａｓｍａ）、窒素プラズマアーク（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｒｃ）、マイクロ波プラズマ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）などを用いることができるが、これらに制限されない。
【００４０】
還元剤噴射部１２４は、触媒反応後のガスにアンモニア、尿素、炭化水素などを噴射するように配置される。
【００４１】
還元剤噴射部１２４の次には、ＮＯｘの分解のための第２触媒層１２５と、触媒及びＮ２Ｏの分解のための第３触媒層１２６とを順に配置する。
【００４２】
このように構成要素を水平に配列することにより、有害ガスの分解過程で分解反応器を含んだ統合処理システムの設備の圧損失（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｄｒｏｐ）を減らすことができる。
【００４３】
好ましくは、触媒層、蓄熱体層、燃焼室などの構成要素を個別モジュールで構成して部分的に、個別に入れ替え可能とするか、又は、反応器全体の入れ替えを可能とすることができる。また、上述した触媒層の触媒は、球状、ペレット状、中空シリンダ状、ハニカム状などの形状を有することができ、その形状に応じて、一体型又はバルク（Ｂｕｌｋ）方式で入れ替え可能に構成することができる。
【００４４】
以下、分解反応器１２での各成分の分解反応式の例を示す。
【００４５】
（ＮＯｘとＮ２Ｏの分解反応式）
２Ｎ２Ｏ→２Ｎ２＋Ｏ２
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
【００４６】
（ＣＦＣｓの分解反応式）
ＣＦＣｌ３＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋３ＨＣｌ＋ＨＦ
【００４７】
（ＨＣＦＣｓの分解反応式）
ＣＨＣｌＦ２＋Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２→２ＨＦ＋ＨＣｌ＋ＣＯ２
【００４８】
（ＨＦＣｓの分解反応式）
ＣＨＦ３＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３ＨＦ
【００４９】
（ＰＦＣｓの分解反応式）
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４ＨＦ
ＳＦ６＋３Ｈ２Ｏ→ＳＯｘ＋６ＨＦ
２ＮＦ３＋３Ｈ２Ｏ→ＮＯ＋ＮＯ２＋６ＨＦ
２ＮＦ３＋３Ｈ２Ｏ→Ｎ２Ｏ＋Ｏ２＋６ＨＦ
【００５０】
［第２湿式処理装置１３］
第１実施例による複合廃ガスの統合処理システムに採用された第２湿式処理装置１３は、分解反応器１２の処理以後、ＨＦ、ＨＣｌ、未反応アンモニアなどのガス、一部反応しない未処理フッ素（Ｆ）含有ガス、硫酸アンモニウム塩、及び中和処理過程から生成され得る塩を除去するための処理装置である。
【００５１】
このような第２湿式処理装置１３は、その処理チャンバ内に、水で洗浄できる２段以上のフィルター又はパッキング層１３２と、それぞれのフィルター又はパッキング層１３２に水を噴射することができる洗浄水噴射部１３１とを含む。また、第２湿式処理装置１３は、第１吸着層１３３と第２吸着層１３４とを含む。このような第２湿式処理装置１３は、引入された複合廃ガスが横方向に流れる水平型であってもよい。
【００５２】
２段以上のフィルター又はパッキング層１３２は、複合廃ガスのうち水に溶解されるガスと、アンモニア、アンモニウム塩、及び灰（Ａｓｈ）を含んだ粉塵とを水洗するために用いられる。流入ガスと洗浄水との接触を広げるためのフィルター形態又はパッキング層であり、水平に流れる流入複合廃ガスに対して、洗浄水噴射部１３１は、洗浄水が上部から下部に流れて流入ガスを交差水洗することができるように配置される噴射ノズルを含む。フィルターとパッキング層、そして噴射ノズルは、シリカ成分が含有された塩、重硫酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、そしてシランのように水と接触後に凝集性誘発物質などに容易につかないＰＥ、ＰＰ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥなどの材質で構成できる。
【００５３】
第１及び第２吸着層１３３、１３４は、一部の未処理ガス（ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ６、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３、ＣＨＣｌＦ２など）のうちのいずれか１つ以上のガスをさらに吸着することができる性能を有する吸着剤を含む。
【００５４】
第１及び第２吸着層１３３、１３４に適用できる吸着剤は、ボーキサイト、活性酸化マグネシウム、ゼオライト、活性アルミナ、活性炭素、シリカゲル、骨炭、炭素分子篩、イオン交換性カーボン、ＭＲ型イオン交換樹脂、活性白土などを含むことができ、成分ごとにその構造的特性に応じて、無機化合物などのいずれか１つ以上を混合して、被吸着物質の特性に合わせて構成できる。
【００５５】
［熱交換装置１４］
第１実施例に採用される熱交換装置１４は、第１湿式処理装置１１からのガスと、分解反応器１２からのガスとの間で熱交換が行われるようにする。第１湿式処理装置１１の排出側から分解反応器１２の入口側に連結される配管と、分解反応器１２の排出側から第２湿式処理装置１３の入口側に連結される配管とを交差するように配置し、その交差地点に熱交換装置１４を配置する例が適用できる。
【００５６】
このような熱交換装置１４は、水平型の分解反応器１２を用いる第１実施例に好ましく適用でき、分解反応後に排出されるガスの熱を用いて、分解反応のために第１湿式処理装置１１から分解反応器１２に流入されるガスを予熱すると同時に、分解反応器１２から排出されて第２湿式処理装置１３に流入されるガスを冷却する。
【００５７】
熱交換装置１４の一例が図２に示される。図２に示したように、熱交換装置１４は、分解反応器１２からのガスを横方向に流れるようにし、第１湿式処理装置１１からのガスを縦方向に流れるようにすることで、互いに交差させる方式を採用することができる。具体的には、横方向のガスの流れと縦方向のガスの流れとが交互に配置されるスロット通路を形成することができるが、これに制限されない。
【００５８】
［予熱器１５］
第１実施例による複合廃ガスの統合処理システムに採用された水平型の分解反応器１２の場合には、初期稼動時に分解反応器１２が常温状態であることを考慮して、分解反応器１２に投入される廃ガスを予熱する予熱器をさらに含むことができる。このような予熱器１５は、分解反応器１２が運転温度に到逹する時間を短縮させることができる。初期稼動の後は、予熱器１５は動作せず、上述した熱交換装置１４と分解反応器１２内部の蓄熱体層１２１との温度に運転温度を維持できる。
【００５９】
予熱器１５の熱源としては、ＬＰＧ又はＬＮＧと燃焼用空気で燃焼可能であるバーナー、アルゴンプラズマアーク（Ａｒｇｏｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｒｃ）、誘導結合無線周波数プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐｌａｓｍａ）、窒素プラズマアーク（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｒｃ）、マイクロ波プラズマ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）などを用いることができるが、これらに制限されない。
【００６０】
［排風機１６］
第２湿式処理装置１３で処理された廃ガスを大気中に排出するための排風機１６をさらに含むことができる。統合処理システムの前端及び後端の設備の圧損失（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｄｒｏｐ）によって風量を制御することができるように制御ロジックが構成された排風機が提供される。
【００６１】
＜第２実施例＞
【００６２】
図３は、本発明の複合廃ガスの統合処理システムの第２実施例を概略的に示した図面である。
【００６３】
本発明の第２実施例の複合廃ガスの統合処理システムは、第１湿式処理装置２１、分解反応器２２、及び第２湿式処理装置２３を含む。最後端には排風機２６が配置される。
【００６４】
第２実施例の分解反応器２２は、上述した第１実施例の分解反応器１２とは異なる例であり、第１湿式処理装置２１及び第２湿式処理装置２３は、各々第１実施例のものと同一であるか類似する装置と配置とが適用できる。したがって、ここでは分解反応器２２について重点的に説明する。
【００６５】
［分解反応器２２］
第２実施例によるシステムの分解反応器２２は、処理チャンバの内部が所定高さの隔壁２２９により分離された２個以上の区画空間と、区画空間の上部の統合空間に設けられる燃焼室２２３とを含む垂直型であってもよい。図示した実施例では、区画空間が３個である形態である。
【００６６】
この場合の分解反応器２２では、２個以上の区画空間には、それぞれ下から蓄熱体層２２１、ＮＯｘの分解のための第３触媒層２２６、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層２２５、還元剤噴射部２２４、並びにＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層２２２が順に積層される。
【００６７】
２個以上の区画空間のそれぞれの下部には、ガス流入及び排出口、そしてダンパ装置を備えることができる。ガス流入及び排出口は、それぞれいずれか１つがガス流入口として動作するとき、残りのうちの１つは排出口として動作することができる。
【００６８】
したがって、いずれか１つのガス流入及び排出口に複合廃ガスが流入されると、蓄熱体層２２１、ＮＯｘの分解のための第３触媒層２２６、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層２２５、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層２２２を通過して、燃焼室２２３でＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓが分解され、残りの区画空間を通過しつつ還元剤噴射部２２４にて還元され、第２及び第３触媒層２２５及び２２６により窒素酸化物が分解された後、該当区画空間の下部にあるガス流入及び排出口に排出される。このようなダンパ装置で交互の開閉動作を実行することによって分解反応器２２でガスが分解された後、第２湿式処理装置２３にガスを伝達する。
【００６９】
第１湿式処理装置２１、第２湿式処理装置２３、及び排風機２６は、第１実施例で説明したものと同一の構成及び動作を実行することができ、ここではその説明を省略する。
【００７０】
＜第３実施例＞
図４は、本発明の複合廃ガスの統合処理システムの第３実施例を概略的に示した図面である。参考として、図４における中央下部の円形は、分解反応器３２の平断面を概略的に示した図面である。
【００７１】
本発明の第３実施例の複合廃ガスの統合処理システムは、第１湿式処理装置３１、分解反応器３２、及び第２湿式処理装置３３を含む。最後端には、排風機３６が配置される。
【００７２】
第３実施例のシステムにおける分解反応器３２は、円筒状の反応器の胴体を有する。このような分解反応器３２は、処理チャンバの内部が所定高さの１つ又はそれ以上の隔壁３２９により分離された１２個の区画空間と、区画空間の上部の統合空間に設けられる燃焼室３２３とを含む。
【００７３】
第３実施例による分解反応器３２は、各区画空間のそれぞれに下から蓄熱体層３２１、ＮＯｘの分解のための第３触媒層３２６、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層３２５、還元剤噴射部３２４、並びにＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層３２２が順に積層される。
【００７４】
反応器の胴体の下部には、ガスドア部が配置され、回転しつつ区画空間を交互に開閉する。
【００７５】
したがって、いずれか１つのガス区画空間に複合廃ガスが流入されると、蓄熱体層３２１、ＮＯｘの分解のための第３触媒層３２６、Ｎ２Ｏの分解のための第２触媒層３２５、ＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓの分解のための１つ以上の第１触媒層３２２を通過して、燃焼室３２３でＣＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、ＨＦＣｓ、及びＰＦＣｓが分解され、残りの区画空間を通過しつつ還元剤噴射部３２４にて一部が還元され、第２及び第３触媒層３２５及び３２６により窒素酸化物が分解された後、該当区画空間の下部を通じて排出され、第２湿式処理装置３３にガスを伝達する。
【００７６】
第１湿式処理装置３１、第２湿式処理装置３３、及び排風機３６は、第１実施例で説明したものと同一の構成及び動作を実行することができ、ここではその説明を省略する。
【００７７】
また、本発明の複合廃ガスの統合処理システムでは、第１湿式処理装置１１、２１、３１と第２湿式処理装置１３、２３、３３とに対して、図示した実施例のように有害ガスが横方向に流れる水平型のみが適用されるわけではなく、垂直型のような他の類型も適用できる。
【００７８】
第１〜第３実施例の構成要素のうち、有害ガス又は処理されたガスが接触する部位は、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＦｅを含む合金鋼、又はＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＦｅを含む合金鋼で形成できる。
【００７９】
Ｎｉ、Ｃｒ、及びＦｅを含む合金鋼の場合には、７３重量％〜７９重量％のＮｉ、１４重量％〜１６重量％のＣｒ、４重量％〜１１重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。好ましくは、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＦｅを含む合金鋼は、７６重量％のＮｉ、１５重量％のＣｒ、８重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。
【００８０】
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＦｅを含む合金鋼の場合には、６０重量％〜６２重量％のＮｉ、２１重量％〜２２重量％のＣｒ、８重量％〜１０重量％のＭｏ、７重量％〜９重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。この場合、好ましくは、６１重量％のＮｉ、２１．５重量％のＣｒ、９重量％のＭｏ、及び８重量％のＦｅであってもよい。
【００８１】
また、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＦｅを含む合金鋼の場合には、５６重量％〜５８重量％のＮｉ、１５重量％〜１７重量％のＣｒ、１５重量％〜１７重量％のＭｏ、５重量％〜６重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。この場合、好ましくは、５７重量％のＮｉ、１６重量％のＣｒ、１６重量％のＭｏ、５．５８重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。
【００８２】
また、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＦｅを含む合金鋼の場合には、５８重量％〜６０重量％のＮｉ、２０重量％〜２１重量％のＣｒ、１４．０重量％〜１４．５重量％のＭｏ、２．２重量％〜２．４重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。この場合、好ましくは、５９重量％のＮｉ、２０．５重量％のＣｒ、１４．２重量％のＭｏ、２．３重量％のＦｅ、及び不可避的不純物からなることができる。
【００８３】
また、好ましくは、少なくとも有害ガス又は処理されたガスが接触する部位の金属表面には、耐熱性又は耐化学性を有するコーティング層を備えることができる。ここで、コーティング層は、キシリレン（Ｘｙｌｙｌｅｎｅ）又はパリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）を含有したポリマーコーティング層、もしくは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレンコポリマー、ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、又はＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を含有した複合樹脂コーティング層であってもよい。
【００８４】
図５は、本発明のシステムで、適用可能な吸着剤の種類ごとの吸着性能を時間に対して示したグラフである。図６は、本発明のシステムの分解反応器で、有害成分ごとの除去効率を温度に対して示したグラフである。図７は、本発明のシステムで、Ｎ２Ｏ及びＮＯの分解効率を温度に対して示したグラフである。
【００８５】
以上から分かるように、本発明の複合廃ガスの統合処理システムは、複合廃ガスに対して大容量で統合処理が可能であり、さらにそれぞれの有害成分に対しても高い分解効率を示す。
【００８６】
以上、本発明の詳細な説明では、具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限り、多様に変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者において自明である。
【符号の説明】
【００８７】
１１、２１、３１        第１湿式処理装置
１２、２２、３２        分解反応器
１３、２３、３３        第２湿式処理装置
１４                    熱交換装置
１５                    予熱器
１６、２６、３６        排風機
１１１、１３１          洗浄水噴射部
１１２、１３２          フィルター又はパッキング層
１１３、１３３          第１吸着層
１１４、１３４          第２吸着層
１２１、２２１、３２１  蓄熱体層
１２２、２２２、３２２  第１触媒層
１２３、２２３、３２３  燃焼室
１２４、２２４、３２４  還元剤噴射部
１２５、２２５、３２５  第２触媒層
１２６、２２６、３２６  第３触媒層
２２９、３２９          隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2019527129.tif 000011
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